本公開整體上涉及往復(fù)泵，特別地，涉及用于將往復(fù)泵的流體端組件安裝至泵的動力端的系統(tǒng)、設(shè)備和方法。

背景技術(shù)：

在許多油田泵送應(yīng)用中，比如在注水和/或地層壓裂操作期間，經(jīng)常需要往復(fù)泵(比如柱塞泵等)輸送非常高的流體排放壓力。例如，在典型的地層壓裂操作中的流體排放壓力經(jīng)常處于大約70-100MPa(10000-15000psi)或甚至更高的范圍內(nèi)。由于往復(fù)泵通常的操作特性，泵的流體端經(jīng)受高頻的周期壓力負載。在一些極端服務(wù)泵(比如上述那些用于高壓油田應(yīng)用的泵)中，沿著流體端泵殼體的內(nèi)表面頻繁地產(chǎn)生非常高的應(yīng)力強度。在高應(yīng)力集中區(qū)域中尤其是這樣，該高應(yīng)力集中區(qū)域產(chǎn)生于泵殼體幾何形狀的結(jié)構(gòu)不連續(xù)部位處或附近，該結(jié)構(gòu)不連續(xù)部位包括穿過殼體的各種貫穿孔(比如柱塞孔、抽吸孔和排放孔、通路孔等等)的邊緣。

在高量級的周期壓力(其在極端服務(wù)往復(fù)柱塞泵的高壓力脈動負載中是固有的)下，在流體端泵殼體的高應(yīng)力集中區(qū)域(比如上述各種貫穿孔的邊緣)中及其周圍將經(jīng)常產(chǎn)生疲勞裂紋。根據(jù)該疲勞裂紋的性質(zhì)和程度，經(jīng)常需要從工作中至少移除高壓往復(fù)泵的流體端，以便能夠修復(fù)疲勞裂紋和/或能夠更換泵殼體。當然，泵在該修復(fù)和/或更換活動期間不運行，該情形增加了鉆井操作的時間和總體成本。因此，在努力減少泵的停機時間的過程中，已經(jīng)開發(fā)了用于將往復(fù)泵的流體端機械地連接至動力端的不同方法。因此，在流體端需要修復(fù)和/或維護時，泵殼體能夠與動力端斷開并且能夠利用基本相同的泵殼體單元更換，從而允許重新啟動泵的操作。圖1-圖3示出了已經(jīng)用于將往復(fù)柱塞泵的流體端連接至動力端的一些現(xiàn)有方法。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的往復(fù)泵100的部分剖開的透視圖，所述往復(fù)泵具有用于產(chǎn)生泵送動力的動力端110和用于以期望的排放壓力泵送流體的流體端120。動力端110大體置于框架或殼體111的內(nèi)部。流體端120包括缸體或泵殼體121，多個不同的貫穿孔穿過所述泵殼體，比如柱塞孔137、抽吸孔(未示出)、排放孔117、和通路孔129。入口集管126在流體端120的抽吸側(cè)連接至泵殼體121，出口噴嘴128在流體端120的排放側(cè)連接至泵殼體121。流體端120還包括柱塞124，所述柱塞聯(lián)接至動力端110的柱塞桿或短桿114并且在泵100的操作期間在柱塞孔137內(nèi)部往復(fù)運動。

泵100的流體端120通過多個系桿122(例如，螺栓)連接至動力端110，每個所述系桿穿過間隔管道或間隔管112。間隔管112用于大體基于柱塞124的行程長度在流體端120和動力端110之間提供特定量的間距(standoff)。系桿122從動力端110的框架111延伸并且完全穿過泵殼體121(即，從殼體121的后側(cè)到前側(cè))，在此被稱為“貫穿式螺栓連接”安裝構(gòu)造。每個系桿122由相應(yīng)的螺母123緊固，從而將流體端120固定至動力端110，其中，間隔管112定位在所述流體端和所述動力端之間。

在實踐中，當采用典型的貫穿式螺栓連接安裝構(gòu)造時，比如對于圖1中泵100所示出的那樣，有時可能非常難以適當?shù)貙柿黧w端120以及難以適當?shù)貙⒘黧w端連接至動力端110。當泵100中的柱塞124的總數(shù)量增大時，這可能進一步成為問題，因為通常存在更多的待對準和待連接的泵元件，尤其是系桿122。因此，有時可能需要幾個小時從泵的動力端110移除損壞的或有缺陷的流體端120并重新連接更換的流體端120。例如，在一些應(yīng)用中，可能在任何地方都需要大約2-6小時來實施所需的流體端移除和更換活動，特別是當發(fā)生不期望的問題時。另外，在圖1所示的貫穿式螺栓連接安裝構(gòu)造中，每個系桿122將用于抵抗在泵操作期間施加在流體端120上的流體靜壓端負載。因此，系桿122通常必須被施加非常高且精確的預(yù)加載水平的扭矩，以便降低與由柱塞124的往復(fù)動作所引起的泵壓力負載的高周期特性相關(guān)的疲勞效應(yīng)。然而，即使在使用這樣的高預(yù)加載水平時，仍然可能發(fā)生系桿122的失效，比如出現(xiàn)裂紋或斷裂，從而導(dǎo)致額外的泵停機時間以便能夠更換失效和/或損壞的系桿122。

圖2是另一現(xiàn)有技術(shù)的往復(fù)泵200的透視圖，該往復(fù)泵采用不同的方法將泵200的流體端220安裝至動力端210。在一些方面，泵200類似于泵100構(gòu)造，也就是說，動力端210大體置于框架或殼體211的內(nèi)部，流體端200包括缸體或泵殼體221。另外，入口集管226連接至泵殼體221的抽吸側(cè)，出口噴嘴228在泵殼體221的排放側(cè)連接至流體端220。流體端220還包括柱塞224，所述柱塞聯(lián)接至動力端210上的短桿224并且在泵200的操作期間在柱塞孔(未示出)內(nèi)部往復(fù)運動。

泵200的流體端220也通過多個系桿222連接至動力端210，每個所述系桿穿過間隔管222并且由螺母223緊固。然而，不像圖1所示的泵100的系桿122，系桿222不完全延伸通過泵殼體221。而是，系桿222借助于安裝在泵殼體221的后側(cè)上的螺栓連接的凸緣連接件230將泵200的流體端220連接至動力端210(下文一般稱為“凸緣螺栓連接”安裝構(gòu)造)。如圖2所示，螺栓連接的凸緣連接件230具有大體沿著泵殼體221的整個長度延伸的上凸緣225(例如，參見下面描述的圖3)和類似構(gòu)造的定位在泵柱塞224的與上凸緣225相對的一側(cè)上的下凸緣227。因此，泵200的系桿222穿過相應(yīng)的上凸緣225和下凸緣227中的每個中的孔，但不穿過整個泵殼體221。

圖3是另一現(xiàn)有技術(shù)的往復(fù)泵300的流體端320的透視圖，其更加詳細地示出了凸緣螺栓連接安裝構(gòu)造。流體端320包括泵殼體321，所述泵殼體具有流體出口328，所述流體出口與流體端320的每個排放側(cè)孔317流體連通。螺栓連接凸緣連接件330安裝在泵殼體321的后側(cè)上，在圖3所示的流體端320的情況中，所述螺栓連接凸緣連接件有時通過鑄造和/或機加工形成為殼體321的一體部分。

類似于流體端220的螺栓連接凸緣連接件230，螺栓連接凸緣連接件330具有上凸緣325和下凸緣327，兩者均大體沿著泵殼體321的整個長度延伸。上凸緣325具有多個螺栓孔325h；下凸緣327具有多個螺栓孔327h(在圖3中示出了一個)，該螺栓孔對應(yīng)于每個螺栓孔325h。另外，每個螺栓孔325h和327h接收對應(yīng)的系桿(未示出；參見圖2的系桿222)，所述系桿用于將泵300的流體端320連接至動力端(未示出)。然后，使用多個螺母緊固系桿，比如圖2所示的螺母223。

一般來說，圖2和圖3所示的凸緣螺栓連接安裝構(gòu)造具有與對于圖1所示的貫穿式螺栓連接安裝構(gòu)造所描述的相同的對準、組裝和操作問題中的至少一些。例如，系桿(比如圖2所示的系桿222)通常必須被施加非常精確的高預(yù)加載水平的扭矩，以便降低與泵壓力負載的周期特性相關(guān)的疲勞效應(yīng)。然而，由于在凸緣螺栓連接安裝構(gòu)造中使用的系桿往往比在貫穿式螺栓連接安裝構(gòu)造中使用的系桿更多，所以在凸緣螺栓連接安裝構(gòu)造中使用的系桿的直徑有時更小。在此類情況中，所需的扭矩水平可以更加容易地達到，從而漸增地降低了將流體端組裝至動力端所需要的時間量。

另一方面，在典型的凸緣螺栓連接安裝構(gòu)造中使用的上凸緣和下凸緣通常經(jīng)受高程度的周期彎曲應(yīng)力，這至少部分地歸因于由往復(fù)運動的柱塞所引起的作用在流體端上的流體靜壓端負載的壓力脈動以及在泵操作期間加載上凸緣和下凸緣的方式。當與上凸緣和下凸緣周圍的結(jié)構(gòu)不連續(xù)部位處的應(yīng)力集中相耦合時，這些高周期彎曲應(yīng)力能夠?qū)е庐a(chǎn)生額外的疲勞裂紋，從而潛在地加重經(jīng)常與各種內(nèi)部泵孔的貫穿邊緣有關(guān)的疲勞相關(guān)問題和/或疲勞相關(guān)失效。因此，盡管使用凸緣螺栓連接安裝構(gòu)造可能在更換損壞的流體端時導(dǎo)致漸增的時間節(jié)省，但是必須更換此類流體端凸緣螺栓連接安裝構(gòu)造的頻率可能由于與凸緣螺栓連接安裝構(gòu)造有關(guān)的周期彎曲應(yīng)力和額外的應(yīng)力集中區(qū)域而加劇。

本公開涉及各種新系統(tǒng)、設(shè)備和方法，其能夠降低和/或減緩與用于將往復(fù)泵的流體端組件安裝至往復(fù)泵的動力端的現(xiàn)有技術(shù)的方法有關(guān)的上述問題中的至少一些。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

下面介紹本公開的簡化概要，以便提供對本文公開的一些方面的基本理解。該概要不是本公開的詳盡概述，也并非旨在確定本文公開的主題的關(guān)鍵或重要元件。其唯一目的是以簡化的形式介紹一些構(gòu)思，作為將在后面討論的更詳細描述的前序。

本公開整體上涉及用于將往復(fù)泵的流體端組件安裝至往復(fù)泵的動力端的系統(tǒng)、設(shè)備和方法。在一個說明性實施例中，公開了一種用于將泵的流體端安裝至泵的動力端的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)尤其包括上夾持棒和夾持組件，所述夾持組件適于將流體端可移除地夾持至上夾持棒。夾持組件包括具有第一傾斜夾持面的夾具棒，所述第一傾斜夾持面適于在流體端被可移除地夾持至上夾持棒時接觸上夾持棒上的對應(yīng)傾斜夾持面。

在另一示例性實施例中，公開了一種泵組件，該泵組件包括適于泵送流體的流體端組件，所述流體端組件具有上夾持唇部和下夾持唇部。所公開的泵組件尤其還包括：適于產(chǎn)生泵送動力以便驅(qū)動流體端組件的動力端組件；聯(lián)接至動力端組件的上夾持棒和下夾持軌；和夾持組件，所述夾持組件將流體端組件的上夾持唇部可移除地夾持至上夾持棒并將下夾持唇部可移除地夾持至下夾持軌。

本文還公開了一種泵流體端組件，該泵流體端組件適于被可移除地夾持至泵動力端組件。泵流體端組件尤其包括泵殼體和從泵殼體延伸的上夾持唇部，其中，上夾持唇部具有前夾持面和傾斜夾持面，所述傾斜夾持面相對于前夾持面以第一銳角定向。另外，上夾持唇部的前夾持面適于滑動地接合連接至泵動力端組件的上夾持棒的前夾持面，并且當使用包括夾具棒的夾持組件將泵流體端組件可移除地夾持至泵動力端組件時，上夾持唇部的傾斜夾持面適于滑動地接合夾具棒的對應(yīng)傾斜夾持面。

本文還公開了一種用于將泵組件的流體端組件可移除地安裝至泵組件的動力端組件的說明性方法。該說明性方法包括將間隔框架組件可移除地附接至動力端組件，并且在將間隔框架組件可移除地附接至動力端組件之后，將流體端組件上的多個夾持面定位成與可移除地附接的間隔框架組件上的多個對應(yīng)夾持面相接觸。另外，該方法還包括利用夾持組件將流體端組件可移除地夾持至間隔框架組件。

附圖說明

通過參考下面結(jié)合附圖的描述可以理解本公開，其中，同樣的附圖標記表示同樣的元件，并且其中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的往復(fù)泵的部分剖開的透視圖，其示出了用于將往復(fù)泵的流體端附接至動力端的貫穿式螺栓連接方法；

圖2是另一現(xiàn)有技術(shù)的往復(fù)泵的透視圖，其示出了用于將泵的流體端附接至泵的動力端的凸緣螺栓連接方法；

圖3是現(xiàn)有技術(shù)的往復(fù)泵的流體端的透視圖，其示出了凸緣螺栓連接安裝構(gòu)造的細節(jié)；

圖4是根據(jù)本公開的示例性往復(fù)泵的分解軸測圖，其示出了本公開的說明性流體端安裝系統(tǒng)的一些方面，該流體端安裝系統(tǒng)可以用于將泵的流體端組件連接至泵的動力端組件；

圖5A-5F是圖4中描繪的示例性流體端組件安裝系統(tǒng)的軸測圖，其示出了可以用于將泵的流體端組件連接至動力端組件的步驟的一個說明性順序；

圖6A-6J描繪了利用本文公開的流體端組件安裝系統(tǒng)的一個示例性實施例的說明性往復(fù)泵的各種正視圖、細節(jié)圖和橫截面視圖；

圖7A-7E示出了可以在本公開的一些實施例中使用以便將往復(fù)泵的流體端組件連接至動力端的說明性間隔框架的各種平面圖、正視圖和橫截面視圖；以及

圖8A-8E示出了可以根據(jù)本文公開的一些實施例使用以便將往復(fù)泵的流體端組件連接至圖7A-7E中所示的說明性間隔框架的示例性夾持組件的各種平面圖、正視圖、橫截面視圖和軸測圖。

盡管本文公開的主題易受各種修改和替代形式的影響，但是其特定實施例已經(jīng)以示例的方式在附圖中示出并在本文詳細地描述。然而，應(yīng)當理解，本文對特定實施例的描述不旨在將本發(fā)明限制于公開的特定形式，而是相反地，其意圖是覆蓋落入本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等同和替代。

具體實施方式

下文描述了本主題的各種說明性實施例。為了清晰起見，在本說明書中沒有描述實際實施方案的全部特征。當然，將理解的是，在開發(fā)任意的此類實際實施例時，必須做出許多的專門針對實施方案的決定以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標，比如遵守系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的約束，這些將隨著實施方案的不同而變化。另外，將理解的是，此類開發(fā)努力可能是復(fù)雜且耗時的，但是盡管如此，對那些已經(jīng)受益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是常規(guī)任務(wù)。

現(xiàn)在將參照附圖描述本主題。各種系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和設(shè)備被示意地描繪在附圖中，其僅出于解釋的目的并且以便不會使帶有對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說廣為熟知的細節(jié)的本公開難以理解。盡管如此，附圖被包括以用于描述和解釋本公開的說明性示例。本文使用的詞和短語應(yīng)當被理解和解釋為具有與相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員對那些詞和短語的理解相一致的意思。術(shù)語或短語的特定定義，即與本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的常規(guī)和通常意思不同的定義，在本文并非旨在暗示該術(shù)語或短語的一致使用。在術(shù)語或短語意圖具有特定意思、即不同于本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的意思的情況下，將以直接且明確地提供針對該術(shù)語或短語的特定定義的定義方式在本說明書中清楚地闡述該特定定義。

在下面的詳細描述中，可以闡述各種細節(jié)，以便提供對本文公開的各種示例性實施例的透徹理解。然而，將對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，由附帶的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的一些說明性實施例可以在缺少此類各種公開的細節(jié)中的一些或所有的情況下實施。另外，可能不完全詳細地描述在本領(lǐng)域中廣為熟知的特征和/或過程，以免不必要地使公開的主題難以理解。另外，類似或相同的附圖標記可以用于表示共同或類似的元件。

圖4是示例性往復(fù)泵400的分解軸測圖，該往復(fù)泵利用了根據(jù)本公開的某些方面的一個說明性流體端組件安裝系統(tǒng)。往復(fù)泵400可以包括用于以期望的排放壓力泵送流體的流體端組件420和用于產(chǎn)生泵送動力以便驅(qū)動流體端420的動力端組件410(僅在圖4-圖6J中示意地繪出)。泵400還可以包括間隔框架組件440，所述間隔框架組件適于被安裝在(即，連接至)動力端410上，并且在泵400被完全組裝好時，所述間隔框架組件適于定位在動力端410和流體端420之間。另外，如將在下面進一步描述的那樣，夾持組件460可以用于將流體端組件420夾持到間隔框架組件440。

圖5A-5F是圖4的說明性往復(fù)泵400以及流體端組件安裝系統(tǒng)的軸測圖，并且描繪了可以用于將泵400的流體端組件420連接至動力端410的各個步驟。特別地，圖5A示出了泵組裝過程中的初始步驟，并且示出了毗鄰示意地描繪的動力端組件410定位的間隔框架組件440。

在至少一些實施例中，動力端組件410可以置于動力端框架或殼體411(在圖5A-圖6J中示意地描繪)的內(nèi)部。如在圖5A中所示的那樣以及如在圖7A-圖7E所示的間隔框架440的更加詳細的平面圖、正視圖和橫截面視圖中所示的那樣，間隔框架440可以包括后板442，當間隔框架440安裝至動力端410時，所述后板適于與動力端410、例如動力端殼體411大體直接接觸。后板442可以包括多個開口或孔口442p，其適于與動力端410中的對應(yīng)孔口或開口415對準。因此，對準的孔口442p和415可以允許動力端410的柱塞桿/短桿(未示出)在泵400的操作期間往復(fù)運動通過間隔框架440。在至少一些實施例中，間隔框架組件440可以由從后板442向下延伸的腿部444支撐，如圖5A所示。

在某些實施例中，間隔框架組件440還可以包括適于有助于將流體端組件420(在圖5A中未示出)附接至間隔框架440的上夾持棒448和下夾持軌450。通過多個間隔管412，上夾持棒448和下夾持軌450可以與后板442側(cè)向地隔離開(即，間隔開)。在一些實施例中，多個角撐板446可以固定地附接(例如，通過焊接)在后板442與間隔管412中的一個或多個間隔管之間，以便向間隔框架組件440提供側(cè)向剛度和強度。另外，每個間隔管412的長度可以適當?shù)卣{(diào)節(jié)，以便在操作期間適應(yīng)泵400的行程長度。

如圖5A所示(還參見圖7A-圖7C和圖7E)，上夾持棒448可以通過多個間隔棒449與下夾持軌450豎直地間隔開，所述間隔棒固定地附接(例如，通過焊接)至每個夾持部分448、450。上夾持棒448和下夾持軌450可以均包括多個相應(yīng)的系桿孔448h和450h，所述系桿孔均與相應(yīng)的間隔管以及貫穿后板442的對應(yīng)系桿孔442h對準(參見圖7D)。于是，每個對準的系桿孔448h/450h/442h和間隔管412可以因此適于接收對應(yīng)的系桿422(在圖5A中未示出；參見圖5B)，所述對應(yīng)的系桿則可以用于將間隔框架組件440附接至動力端410。例如，系桿422可以通過與動力端410中的對應(yīng)螺紋元件(比如在圖5A中示意地繪出的系桿孔413)螺紋接合。

在至少一些示例性實施例中，下夾持軌450可以包括多個卸荷槽口450r(參見圖5A、圖7A、圖7C和圖7E)，每個所述卸荷槽口可以與系桿孔450h大體對準并且適于允許將系桿螺母423安裝到相應(yīng)的系桿422上(在圖5A中未示出；參見圖5B)。這樣，卸荷槽口450r可以允許接近系桿螺母423，使得在將間隔框架組件440安裝至泵400的動力端410期間可以適當?shù)鼐o固系桿螺母，如將在下文另外地詳細描述的那樣。另外，上夾持棒448可以包括多個沿著其上表面定位的螺紋孔(即，帶螺紋的孔)448t，當流體端組件420(在圖5A中未示出)在以后的組裝步驟期間被附接至間隔框架組件440時，螺紋孔可以用于有助于緊固夾持組件460(在圖5A中未示出)，如將在下文結(jié)合圖5E-圖5F進一步描述的那樣。

圖5B描繪了在間隔框架組件440已經(jīng)被安裝至(即，可移除地附接至)動力端組件410之后的圖5A的泵400。在某些說明性方面中，系桿422(在圖5B中以虛線示意地描繪)可以通過下夾持軌450中的每個系桿孔450h(參見圖5A)和后板442中的對應(yīng)地對準的間隔管412和孔442h(參見圖7D)以及通過上夾持棒448中的每個系桿孔448h(參見圖5A)和對應(yīng)地對準的間隔管412和孔442h進行安裝。在系桿422已經(jīng)與對應(yīng)的元件(例如，泵400的動力端410中的螺紋元件(在圖5B中未示出))接合之后，接著可以通過以本領(lǐng)域中已知的任何方式(比如通過施加扭矩等等)附接系桿螺母423并緊固系桿螺母而將系桿422緊固至預(yù)定的系桿預(yù)負載。例如，在一些實施例中，系桿422可以具有大約25-50mm(1-2英寸)的標稱直徑，扭矩預(yù)負載可以在大約3400-6800N-m(2500-5000英尺-磅)的范圍內(nèi)，不過應(yīng)當理解的是，根據(jù)泵400的特定設(shè)計參數(shù)和/或特定泵送應(yīng)用，也可以使用其它的系桿尺寸和/或扭矩預(yù)負載值。

如圖5B所示，每個系桿螺母423可以至少部分地置于下夾持軌450中的相應(yīng)的卸荷槽口450r內(nèi)，并且可以構(gòu)造卸荷槽口450r并設(shè)計其尺寸，以便提供用于上述施加扭矩/預(yù)負載步驟的通向系桿螺母423的通路。另外，在某些說明性實施例中，可以特別地設(shè)計系桿螺母423并設(shè)計其尺寸，以便最小化卸荷槽口450r的相稱(commensurate)的總體尺寸，從而提供用于緊固的適當通路。例如，在至少一些實施例中，系桿螺母423可以為大體圓柱形的槽形螺母(如圖5B中描繪的那樣)，并且可以使用具有最小側(cè)向尺寸或直徑的特別設(shè)計的緊固工具獲得必需的系桿預(yù)負載。

盡管圖5B示出了其中利用多個系桿422和系桿螺母423將間隔框架組件440可移除地安裝至動力端組件410的示例性實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在完整閱讀本公開之后應(yīng)當理解，在至少一些實施例中，也可以使用其它的間隔框架布置和/或間隔框架部件構(gòu)造。例如，在某些實施例中，安裝板442可以與動力端組件410(例如，與動力端殼體411)成一體，使得不需要系桿422和系桿螺母423將間隔框架組件440保持就位。在這些實施例中，間隔管412可以具有修改的構(gòu)造，比如實心棒、板、結(jié)構(gòu)形狀等等，因為不需要管狀構(gòu)造使系桿422從其中穿過。另外，還可以至少從下夾持軌450省去卸荷槽口450r，因為通向系桿螺母423的通路也將不是必要的。另外，根據(jù)組合的成一體的間隔框架440和動力端410的總體設(shè)計參數(shù)和/或所需構(gòu)造，支撐腿部444可以沿著間隔框架440不同地定位，甚至一起全部省去。在其它實施例中，上夾持棒448和下夾持軌450可以直接安裝在動力端組件410上或者可以與動力端組件410成一體，使得各種其它間隔框架部件(例如，安裝板442、間隔管412、腿部444、角撐板446等等)中的至少一些也可以被省去。在這些實施例中，應(yīng)當理解的是，動力端組件410的總體尺寸和/或動力端殼體411的尺寸將以適當?shù)姆绞秸{(diào)節(jié)，以便在操作期間適應(yīng)泵400的期望行程長度。因此，盡管為了簡單起見下文闡述的描述大體涉及使用可移除地附接的間隔框架組件440，但是應(yīng)當理解的是，本描述同等地可適于使用與動力端組件410成一體的間隔框架440、以及使用直接安裝至動力端410上或與動力端410成一體的上夾持棒448和/或下夾持軌450。

圖5C示出了在另外的泵組裝步驟中的泵組件400，其中，在間隔框架440已經(jīng)如上文參照圖5B描述的那樣被安裝至動力端410之后，流體端組件420毗鄰間隔框架組件440(例如，在間隔框架組件440的前面)定位。流體端組件420可以包括缸體或泵殼體421，所述缸體或泵殼體具有穿過其形成的多個孔，比如圖5C中示出的通路孔429和排放孔417，以及抽吸孔438和柱塞孔437(在圖5C中未示出；參見圖6C、圖6G和圖6J)。另外，泵殼體421包括流體出口孔428，所述流體出口孔可以與每個排放孔417流體連通。盡管未在圖5C中示出，但是完全組裝好的泵流體端420典型將包括定位在每個通路孔429中的通路封蓋或通路孔塞子431以及定位在每個排放孔417(參見圖6C和圖6G)中的排放孔塞子432(參見圖6C和圖6G)。

在本文公開的一些實施例中，流體端組件420可以包括夾持凸臺430，夾持凸臺從泵殼體421的后側(cè)延伸，即從泵殼體421的以下文將進一步描述的方式直接安裝至間隔框架組件440的那側(cè)延伸。夾持凸臺430可以包括多個上夾持唇部425和多個下夾持唇部427，在圖5C所示的泵取向中，所述上夾持唇部沿向上的方向從夾持凸臺430突出，所述下夾持唇部沿向下的方向從夾持凸臺430突出，使得上夾持唇部425關(guān)于相應(yīng)的柱塞孔437在直徑上與下夾持唇部427相對。如圖5C所示，上夾持唇部425中的每個具有后側(cè)傾斜夾持面425t，即在與間隔框架組件440相對的面上。類似地，下夾持唇部427中的每個具有后側(cè)傾斜夾持面427t。在某些實施例中，當使用夾持組件460(未示出；參見圖5E和圖5F)將流體端組件420可移除地夾持至間隔框架組件440時，傾斜夾持面425t適于與夾具棒462的對應(yīng)的傾斜夾持面462t(在圖5C中未示出；參見圖5E、圖6C和圖6G)滑動地接合，傾斜夾持面427t適于與下夾持軌450的對應(yīng)的傾斜夾持面450t(未示出；參見圖6C-圖6G)滑動地接合，如將在下文進一步描述的那樣。

根據(jù)流體端安裝系統(tǒng)的具體夾持布置，上夾持唇部425和下夾持唇部427的數(shù)量與泵柱塞424(在圖5C中未示出；參見圖6C)的數(shù)量具有1:1的對應(yīng)關(guān)系，這將因此也提供與排放孔417、通路孔429等等的數(shù)量的1:1的對應(yīng)關(guān)系。另外，在這些實施例中，每個上夾持唇部425將大體直接定位在對應(yīng)的柱塞424的上方，而每個下夾持唇部427將大體直接定位在對應(yīng)的柱塞424的下方，即，在柱塞424的與對應(yīng)的上夾持唇部425直接相對的一側(cè)上。例如，在圖5C所示的說明性實施例中，三個上夾持唇部425將對應(yīng)于三個柱塞424(未示出)和三個下夾持唇部427(在圖5C中僅示出了一個)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員在完全閱讀本公開之后應(yīng)當理解，在至少一些實施例中，上夾持唇部425和下夾持唇部427的數(shù)量相對于柱塞424的數(shù)量可以變化，例如，每個柱塞424對應(yīng)兩個上夾持唇部425和兩個下夾持唇部427。

在某些示例性實施例中，每個上夾持唇部425可以通過上卸荷槽或上卸荷槽口425r與毗鄰的上夾持唇部425分開，每個下夾持唇部427可以通過類似的下卸荷槽口(在圖5C中未示出)與毗鄰的下夾持唇部427分開。可以構(gòu)造并定位每個上卸荷槽口425r，使得(連同系桿422一起)用于將間隔框架組件440附接至動力端410的、在上夾持棒448上的對應(yīng)的系桿螺母423能夠基本無干涉地裝配在毗鄰的上夾持唇部425之間。類似地，可以以類似的方式構(gòu)造每個下卸荷槽口，以便接收位于下夾持軌450上的對應(yīng)的系桿螺母423，從而再次避免與毗鄰的下夾持唇部427干涉。另外，在至少一些實施例中，上卸荷槽口425r和下卸荷槽口還可以用作對準引導(dǎo)件，用于將流體端組件420適當?shù)囟ㄎ挥谙聤A持軌450上并毗鄰上夾持棒448，這有助于更容易地將流體端柱塞424聯(lián)接至泵400的動力端410上的短桿414(在圖5C中都未示出；參見圖6A和圖6C)。

圖5D示出了在另外的組裝步驟中的圖5C的泵組件400，其中，流體端組件420的夾持凸臺430已經(jīng)被定位成抵靠間隔框架組件440，以準備將流體端420可移除地夾持到間隔框架440。如圖5D所示，上夾持棒448上的中央系桿螺母423騎跨上夾持唇部425，并且中央的兩個上系桿螺母423至少部分地定位在對應(yīng)的上卸荷槽口425r中。盡管在圖5D中未示出，但是下夾持軌450上的系桿螺母423相對于下夾持唇部427和對應(yīng)的下卸荷槽口被類似地定位在夾持凸臺430上。

另外，在圖5D所示的組裝步驟中，夾持凸臺430已經(jīng)被定位成使得上夾持唇部425的大體豎直的前夾持面425v(在圖5D中未示出；參見圖6C和圖6G)已經(jīng)與上夾持棒448的對應(yīng)的大體豎直的前夾持面448v(未示出；參見圖6C和圖6G)相接觸，并且使得上夾持唇部425上的后側(cè)傾斜夾持面425t已經(jīng)與夾具棒462的對應(yīng)的傾斜夾持面462t(未示出；參見圖5E和圖6C-圖6G)相接觸。類似地，下夾持唇部427的大體豎直的前夾持面427v(未示出；參見圖6C-圖6G)已經(jīng)被使得與下夾持軌450的對應(yīng)的豎直前夾持面450v(未示出；參見圖6C-圖6G)相接觸，并且下夾持唇部427上的后側(cè)傾斜夾持面427t已經(jīng)被使得與下夾持軌450的對應(yīng)的傾斜夾持面450t(未示出；參見圖6C-圖6G)相接觸。大體豎直的前夾持面425v、448v、427v、450v和傾斜夾持面425t、462t、427t、450t的各種額外細節(jié)方面將結(jié)合圖6A-圖8E在下文描述。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5E，示出了另外的安裝步驟，其中，在流體端組件420已經(jīng)被定位成與間隔框架組件440接觸以準備可移除地夾持至所述間隔框架組件之后，夾持組件460被定位在泵400的先前組裝好的部件附近和上方。如圖5E所示，夾持組件460可以包括夾具棒462，所述夾具棒在其底側(cè)或下側(cè)上具有傾斜夾持面462t和462x。還參見圖6G和圖8C-圖8E。如先前注意到的那樣，傾斜夾持面462t適于在夾持組件460被用于將流體端420夾持到間隔框架440上時滑動地接合上夾持唇部425上的對應(yīng)的后側(cè)傾斜夾持面425t。另一方面，傾斜夾持面462x被定位成與夾具棒462上的傾斜夾持面462t大體相對，該傾斜夾持面適于滑動地接合位于上夾持棒448的后側(cè)上的對應(yīng)的傾斜夾持面448x，即與上面描述的以及圖6G中示出的豎直前夾持面448v大體相對的傾斜夾持面。還參見圖8C-圖8E。

另外，夾持組件460還可以包括多個緊固件464，例如螺紋緊固件(諸如機械螺栓、凹頭螺釘?shù)鹊?，緊固件可以用于在間隔框架440處于與流體端組件420界面相接的位置時(如圖5D和圖5E所示)將夾具棒462螺栓連接(即，可移除地附接)至間隔框架組件440。例如，在一些實施例中，每個緊固件464可以適于螺紋地接合定位在上夾持棒448的上表面中的對應(yīng)的螺紋孔448t，并且之后被緊固至預(yù)定的螺栓預(yù)負載。該預(yù)定的螺栓預(yù)負載則可以轉(zhuǎn)而由于由各種傾斜夾持面425t、462t、462x、448x、427t和450t所提供的機械優(yōu)勢而在流體端組件420的夾持元件(即，上夾持唇部425和下夾持唇部427)與間隔框架組件440的對應(yīng)的夾持元件(即，上夾持棒448和下夾持軌450)之間產(chǎn)生大的夾持力，如將在下文進一步詳細地描述的那樣。

圖5F示出了在夾持組件460已經(jīng)利用緊固件464可移除地附接至上夾持棒448、從而將流體端組件420可移除地夾持至間隔框架組件440之后的圖5E的泵組件400。在某些實施例中，緊固件464可以具有在約25-50mm(1-2英寸)范圍內(nèi)的標稱直徑，用于緊固緊固件464以便將流體端420夾持至間隔框架440的扭矩預(yù)負載可以為大約2700-5400N-m(2000-4000英尺-磅)。在至少一些實施例中，由于由本文描述的各種傾斜夾持面所提供的機械優(yōu)勢，上夾持唇部425與上夾持棒448之間以及下夾持唇部427與下夾持軌450之間產(chǎn)生的所得到的大的夾持預(yù)負載可以因而降低交替應(yīng)力的量級，該交替應(yīng)力在泵操作期間產(chǎn)生于流體端420的泵殼體421的至少一些區(qū)域中。該降低量級的交替應(yīng)力因此可以導(dǎo)致總體上降低有害疲勞裂紋在泵殼體421中的產(chǎn)生，從而導(dǎo)致增加流體端420的疲勞壽命并延長停機更換之間的操作時間段。

鑒于上文描述的泵組裝步驟的總體順序，由于間隔框架組件440在早期組裝步驟期間被安裝(即，可移除地附接)到動力端組件410，因此能夠在完全獨立的組裝步驟期間通過簡單地附接或分離夾持組件640來安裝或拆卸流體端組件420。因此，由于流體端420一般能夠在間隔框架440保持安裝于動力端410上的適當位置時安裝到泵400和/或從泵400移除，所以可以在不干擾最初的間隔框架安裝的情況下大體實施流體端420在間隔框架440和動力端410上的多個流體端安裝和/或移除循環(huán)(即，可移除地附接)。這樣，能夠基本避免經(jīng)常與安裝系桿422(參見上文)相關(guān)的較多成問題的對準和組裝問題，從而顯著降低移除和更換損壞的或有缺陷的流體端組件420所花費的停機時間量(以及與此相關(guān)的成本)。然而，應(yīng)當理解，由于間隔框架組件440通過多個系桿422和系桿螺母423被可移除地附接至動力端組件410，因此間隔框架440也可以在可能需要維護動力端410以及更換或修理間隔框架440時被移除。

圖6A-圖6J示出了圖5F中描繪的示例性往復(fù)泵組件400的各種視圖和細節(jié)。特別地，圖6A是在間隔框架組件440已經(jīng)被安裝在動力端410上之后(僅在圖6A、圖6C和圖6G示意地示出)以及在夾持組件460已經(jīng)被用于將流體端組件420夾持至間隔框架440之后的泵400的側(cè)視圖。在圖6A中，說明性的泵柱塞424示出為從流體端420突出，并且被聯(lián)接至從泵400的動力端410突出的對應(yīng)的短桿414(在圖6A中示意地示出)。

圖6B是沿視圖線“6B-6B”的圖6A中示出的泵400的前端視圖。在圖6A中，通路孔塞子431示出為定位在流體端420的中央通路孔417中，而對其余的泵缸僅示出了打開的通路孔429。然而，應(yīng)當理解，該構(gòu)造僅為說明性的，因為在泵400的正常操作期間，通路孔塞子431典型被定位在每一個通路孔429中。

圖6C是圖6B的泵400沿截面線“6C-6C”的橫截面視圖。類似地，圖6G是泵400沿圖6B的截面線“6G-6G”的橫截面分解視圖，圖6J是泵400沿截面線“6J-6J”的橫截面軸測圖，然而其中為了清晰起見，從圖6G和圖6J中已經(jīng)移除一些內(nèi)部泵元件。如上文關(guān)于圖6B所注意到的那樣，流體端組件420可以包括通路孔塞子431(在圖6J中未示出)，所述通路孔塞子定位在通路孔429中，所述通路孔可以在泵停機期間用于泵的檢查和/或維護活動。流體端420還可以包括定位在排放孔417中的排放孔塞子432(在圖6J中也未示出)。在某些實施例中，排放孔塞子432可以適于用作排放閥止擋保持設(shè)備，以便將排放閥433保持在排放孔417內(nèi)部的適當位置。

在一些實施例中，流體端420可以包括定位在柱塞孔437內(nèi)部的填料箱436(在圖6G或圖6J中未示出)，在泵操作期間，所述填料箱適于在柱塞往復(fù)運動通過柱塞孔437時實現(xiàn)抵靠運動的柱塞424(在圖6G或圖6J中也未示出)的外表面的動密封。另外，抽吸閥434可以定位在抽吸孔438的內(nèi)部，適于將抽吸閥434保持在抽吸孔438內(nèi)部的適當位置中的抽吸閥止擋保持設(shè)備435可以定位在抽吸閥434上方，例如，在橫孔腔439中。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖6G，從夾持凸臺430突出(例如，在描繪的示例性泵取向中，從夾持凸臺430沿基本向上的方向)的上夾持唇部425均具有大體豎直的前夾持面425v和后側(cè)傾斜夾持面425t。另外，如圖6G所描繪的那樣，傾斜夾持面425t可以相對于前夾持面425v以銳錐角425a定向。類似地，從夾持凸臺430突出(例如，在描繪的泵取向中，沿基本向下的方向)的下夾持唇部427具有大體豎直的前夾持面427v和后側(cè)傾斜夾持面427t，所述后側(cè)傾斜夾持面相對于前夾持面427v以銳錐角427a定向。參見下夾持唇部427在圖6G的“6H”處的細節(jié)圖，其示出在圖6H中。另外，在某些實施例中，下夾持唇部427中的一個或多個可以包括突出元件427p，所述突出元件具有在下夾持唇部427的下端部的下方延伸的下接觸面427c。在一些方面中，如將在下文進一步描述的那樣，可以設(shè)計突出元件的尺寸并對其定位，以便通過充當主動止擋(positive stop)而控制或限制夾持預(yù)負載的量，所述夾持預(yù)負載在將流體端420安裝至間隔框架440時由夾持組件460產(chǎn)生。

在一些說明性實施例中，錐角425a和427a可以是基本相同的角度，或者它們可以是隨著夾持構(gòu)造的必需的設(shè)計參數(shù)(比如期望的夾持預(yù)負載等)而不同的角度。例如，在其中錐角425a和427a基本相同的那些實施例中，角度425a和427a可以在大約20°-30°的范圍內(nèi)，在至少一個實施例中，錐角425a和427a可以為大約25°。然而，應(yīng)當理解，這些角度的大小僅為示例性的，因為錐角425a和427a的大小可以大于或者小于所列出的范圍。

圖6I是圖6G的“6I”的特寫詳細視圖，其示出了下夾持軌450的“J形”部分的各夾持面450t、450v和450b的關(guān)系。如圖6I所示，下夾持軌450可以具有大體豎直的前夾持面450v，所述前夾持面適于在流體端組件420安裝在(即，附接至)間隔框架組件440上時接觸下夾持唇部427的相應(yīng)的豎直前夾持面427v。如圖6I所示，下夾持軌450還可以具有傾斜夾持面450t以及底部夾持面450b，所述傾斜夾持面相對于前夾持面450v以銳錐角450a定向，所述底部夾持面適于在流體端420通過夾持組件460抵靠間隔框架440夾持就位時接觸突出元件427p的接觸面427c，如將在下文進一步描述的那樣。另外，如上文所注意到的那樣，當流體端420被安裝在間隔框架440上并且利用夾持組件460被夾持就位時，下夾持軌450的傾斜夾持面450t適于滑動地接合下夾持唇部427的對應(yīng)的后傾斜夾持面427t。因此，在本公開的各方面中，傾斜夾持面450t的錐角450a可以與傾斜夾持面427t的錐角427a基本相同，從而在流體端組件裝配期間有助于上文描述的滑動接合。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖6G，上夾持棒448可以具有大體豎直的前夾持面448v，所述前夾持面適于在流體端組件420被安裝在間隔框架組件440上時接觸上夾持唇部425上的對應(yīng)的前夾持面425v。另外，上夾持棒448還可以具有傾斜夾持面448x，所述傾斜夾持面相對于前夾持面448v以銳錐角448y定向。如先前所注意到的那樣，在組裝步驟期間，上夾持唇部425上的傾斜夾持面425t和上夾持棒448上的傾斜夾持面448x適于在夾持組件460被用于將流體端420夾持至間隔框架440時分別滑動地接合夾具棒462上的傾斜夾持面462t和462x。因此，在至少一些示例性實施例中，錐角425a可以與傾斜夾持面462t的銳錐角462a(在圖6G中未示出；參見圖8D)基本相同，銳錐角448y可以與傾斜夾持面462t的銳錐角462y(在圖6G中未示出；參見圖8D)基本相同，從而有助于該滑動接合。

圖6D、圖6E和圖6F是圖6C的“6D”、“6E”和“6F”的特寫詳細視圖，其示出了當流體端組件420被如下定位時下夾持軌450的“J形”部分與下夾持唇部427的夾持表面之間的界面相接關(guān)系：1)流體端組件定位成緊密毗鄰間隔框架組件440(圖6D)；2)使流體端組件與間隔框架組件440的夾持面相接觸(圖6E)；和3)通過夾持組件460的致動而將流體端組件抵靠間隔框架組件440夾持就位(圖6F)。

如圖6D所示，流體端組件420最初毗鄰間隔框架組件440定位，使得下夾持唇部427被基本定位在“J形”開口的內(nèi)部，所述“J形”開口分別由下夾持軌450的豎直夾持面450v、底部夾持面450b和傾斜夾持面450t限定。在該位置中，下夾持唇部427的夾持面427t和427v可以被定位在下夾持軌450的相應(yīng)的夾持面450t和450v附近。之后，如圖6E所示，流體端組件420相對于間隔框架組件440被降低，直至傾斜夾持面427t與對應(yīng)的傾斜夾持面450t相接觸并且前夾持面427v與對應(yīng)的前夾持面450v相接觸。另外，在該位置中，上夾持唇部425上的大體豎直的前夾持面425v還可以大體與上夾持棒448上的對應(yīng)的大體豎直的前夾持面448v相接觸，即，以準備通過夾持組件460進行最后夾持。參見圖5D和圖5E。另外，下夾持唇部427上的突出元件427p的下接觸面427c被定位成與下夾持軌450的底部夾持面450b相距預(yù)定的間隙距離427g。

圖6F示出了在夾持組件460已經(jīng)被安裝在流體端組件420和間隔框架組件440上并被用于閉合間隙427g、從而使突出元件427p的接觸面427c與下夾持軌450的“J形”部分的對應(yīng)底部夾持面450b相接觸之后下夾持軌450和下夾持唇部427之間的界面相接關(guān)系。例如，可以通過使夾具棒462的傾斜夾持面462t和462x分別與上夾持唇部425和上夾持棒448的對應(yīng)的傾斜夾持面425t和448x相接觸而將夾持組件460安裝在流體端420和間隔框架440上。之后，緊固件464可以與上夾持棒448中的螺紋孔448t螺紋接合，并且如上文所描述的那樣緊固，直至間隙427g被閉合且接觸面427c與底部夾持面450b相接觸。這樣，適當程度的“干涉配合”可以被引入到下夾持唇部427與下夾持軌450的“J形”部分之間，這轉(zhuǎn)而可以提供期望程度的夾持預(yù)負載，該夾持預(yù)負載起到降低在夾具棒462中、在將夾具棒462附接至間隔框架組件440的緊固件464中、以及在下夾持軌450的“J形”部分中產(chǎn)生的任何交替應(yīng)力的量級的作用。另外，在一些實施例中，夾持預(yù)負載還可以起到降低在正常泵操作期間通常產(chǎn)生于泵殼體421中的交替應(yīng)力的量級的作用，該交替應(yīng)力經(jīng)常導(dǎo)致上文描述的早期疲勞裂紋和/或泵故障。

預(yù)定間隙距離427g可以基于“干涉配合”的期望量以及隨后的夾持預(yù)負載來建立，以便降低和/或最小化與高壓往復(fù)泵有關(guān)的這種疲勞相關(guān)問題。例如，在一些實施例中，預(yù)定間隙距離427g可以在大約0.25-5.00mm(0.010-0.200英寸)的范圍內(nèi)。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員在完整閱讀本公開之后應(yīng)當理解，用于夾持元件的任何給定構(gòu)造的間隙距離427g可以根據(jù)各銳錐角425a、427a、450a、462a、462y和/或448y的大小而變化。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖8A-圖8E，將描述夾具棒462的一些另外的方面。特別地，圖8A是夾具棒462的俯視(平面)圖，圖8B是夾具棒462沿圖8A的視圖線“8B-8B”的側(cè)視圖，圖8C是夾具棒462沿圖8B的視圖線“8C-8C”的仰視圖。另外，圖8D是夾具棒462沿圖8A的截面線“8D-8D”的橫截面視圖，圖8E是夾具棒462從下方觀察的軸測圖。

在一些實施例中，夾具棒462可以包括多個螺栓孔463，即，所述螺栓孔與用于將夾具棒462在流體端組件420和間隔框架組件440上夾持到位的緊固件464的數(shù)量一一對應(yīng)。另外，夾具棒462可以包括多個螺母卸荷槽口461，設(shè)計所述螺母卸荷槽的尺寸并對其進行定位，以便在不與定位在各個相鄰的上夾持唇部425之間的系桿螺母423干涉的情況下允許將夾具棒462安裝在流體端420的上夾持唇部425上。夾具棒462還可以包括多個間隔管卸荷槽口465，所述間隔管卸荷槽口與對應(yīng)的螺母卸荷槽口461大體對準。另外，可以類似地設(shè)計間隔管卸荷槽口465的尺寸并對其進行類似定位，以便在不與在上夾持棒448與后板442之間延伸并且對應(yīng)于系桿螺母423(對于所述系桿螺母，螺母卸荷槽口461可能是需要的)的間隔管412干涉的情況下允許將夾具棒462安裝在間隔組件420的上夾持棒448上。

因此，本公開描述了可以用于加快并簡化往復(fù)泵的流體端組件的移除和更換的各種系統(tǒng)、設(shè)備和方法。另外，本文公開的系統(tǒng)和方法還可以降低或最小化暴露于極端工作周期負載的往復(fù)泵的流體端中產(chǎn)生的疲勞相關(guān)的缺陷中的至少一些。

上文公開的特定實施例僅僅是說明性的，因為本發(fā)明可以以對那些從本文的教導(dǎo)中獲益的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的不同但等效的方式進行修改和實施。例如，上文闡述的方法步驟可以以不同的順序執(zhí)行。另外，不旨在局限于本文示出的結(jié)構(gòu)細節(jié)或設(shè)計細節(jié)。因此，明顯的是，可以改變或修改上文公開的特定實施例，并且所有此類變化都被認為處于本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。因此，本文所尋求的保護如下文的權(quán)利要求所闡述的那樣。